化工新材料在新能源汽车领域中的应用
2025年9月13日，工业和信息化部等八部门印发《汽车行业稳增长工作方案（2025—2026年）》。其中明确，2025年力争实现全年汽车销量3230万辆左右，同比增长约3%，其中新能源汽车销量1550万辆左右，同比增长约20%。与此同时，新型化工材料已成为支撑新能源汽车性能突破、成本优化与绿色发展的核心基础。从动力电池到轻量化车身结构，新型化工材料凭借优异性能，实现了对传统材料的替代与创新。
材料涉及的产业链分为下游的整车、中游的零部件与物料，以及上游的矿产资源三部分。关键材料几乎贯穿和渗透整个产业链条的各环节。例如，下游整车研发制造需依赖轻量化材料。中游零部件与物料聚焦电池、电机、电控等环节，其中的电池产业链相对复杂，由电芯、电池管理系统（BMS）、电池包（Pack）三个环节组成。电芯主要由正极、负极、隔膜以及电解液组成。BMS中最为重要的当属电池热管理系统，直接关系到电池的安全性能。上游矿产资源涵盖铬、铝、铁、铜、锂等23种系统部件制造的资源。
一、动力电池材料
动力电池是新能源汽车的核心部件之一，主要包括锂离子电池、固态电池、氢燃料电池等类型。其中，锂电池因能量密度高、循环寿命长等优势，成为主流选择。锂电池主要包括三元锂电池、磷酸铁锂电池、钴酸锂电池和锰酸锂电池等类别。在锂电池中，电解液、正极材料、负极材料和隔膜各占成本的1/4，负极材料以石墨为主，少量采用钛酸锂；隔膜通常为氧化锆纤维材料。
三元锂电池正极材料有镍钴锰酸锂（NMC），其中主要以镍、钴、锰三种材料为主，增加镍含量可以提高电池的续航，增加钴含量可以提升电池的稳定性，增加锰含量则可以增强电池的安全性；负极材料以石墨为主，利用其层状结构容纳锂原子。
磷酸铁锂电池的正极材料是磷酸铁锂（LFP），这一正极材料呈橄榄石结构，化学性质稳定，安全性高；负极材料与三元锂电池一样，都是以石墨为主。
钴酸锂电池的正极材料有氧化锂钴（LiCoO2），外观呈灰黑色粉末，成本高、能量密度高、但安全性差；负极材料主要是软碳、硬碳，与电解液的相容性好，输出电压较低，且无明显的充放电平台电位。
锰酸锂电池的正极材料是锰酸锂（LiMn2O4），通常为黑灰色粉末，易溶于水，价格低、无污染、安全性高；负极材料主要是石墨。
二、轻量化材料
轻量化材料技术是新能源汽车研发创新的关键突破点。
1.低密度材料
低密度材料通过两种途径应用于新能源汽车，核心是降低零件密度以实现减重：
（1）同种材料通过调整配方降低零件密度低密度PP材料通过降低PP改性材料中滑石粉的用量来降低PP改性材料的密度，通过配方调整可以达到和高滑石粉填充改PP材料相近的尺寸收缩率、物理性能及耐热性能，从而达到减重的目的。另外，通过降低配方中填料的密度也是降低零件密度的一个方向，该方案可减重10%，但是材料价格较高，性价比不高。
（2）通过异种塑料材料替换降低零件密度
采用PP-LCF40代替PA6-GF30做换挡底座，减重可达11%，该方案在吉利领克、凯翼X3等车型中均有成功应用。另外此替代方案在离合踏板或加速踏板中亦有成功应用。采用特殊PP-CF35代替PA6-CF30制作进气歧管，可以减重15%，目前，该方案在福特1.5L发动机和大众1.4L与1.6L发动机上均有成功应用。采用特殊PP-GF35代替PA66-GF30做冷却风扇护罩，在本田雅阁和现代伊兰特车上已成功应用。
2.薄壁化材料
薄壁化材料在汽车上的应用，最典型的案例就是薄壁保险杠。薄壁化材料是指通过提高PP材料的弯曲模量、冲击韧性和流动性来减小壁厚，从而达到减重的目的。以众泰开发的某薄壁保险杠为例，壁厚由3.0mm减至2.5mm，减重达16.7%。
3.微发泡材料
微发泡材料是指以塑料材料（如:PP+EPDM-T20、PP-LGF20、HDPE、ABS和PC+ABS等）为基体，通过注塑工艺，在气体内压作用下，使制品形成“中间封闭微孔+两侧致密表皮”的结构，从而达到省料和减重的效果。该方案在汽车上主要应用于门护板、仪表板本体、杂物箱盖板、副仪表板延伸板、左右盖板及装饰板和空调风道等。例如：宝马F35IP骨架采用PP-LGF20化学发泡，减重约40%；大众VW511门护板采用PP+EPDM-T20材料发泡，减重16.7%。
4.以塑代钢
以塑代钢是塑料材料在汽车上最典型的轻量化应用方向。涉及的材料主要包括短玻纤增强尼龙材料、长玻纤增强尼龙材料、长玻纤增强PP材料以及PPE+PA材料等。
（1）短玻纤增强尼龙材料
尼龙材料特别是短玻纤增强尼龙6和尼龙66材料是以塑代钢的重要材料。例如:本田思域的后视镜支架采用PA66-GF55代替金属材料；丰田凯美瑞的储物箱支架采用PA66-GF55代替金属材料等。
（2）长玻纤增强尼龙材料
长玻纤增强尼龙材料是帝斯曼公司和EMS公司研制出的一种高强塑料。该材料具有良好的冲击性能、耐蠕变性能和刚性，即使在高温下也能保持良好的抗蠕变性能。目前，该材料在塑料仪表横梁和塑料座椅骨架上均有成功应用。宝马M4GTS车型上采用该材料方案将72个零件集成为1个，减重1.6kg。别克君威CS的座椅骨架亦采用了该材料。
（3）长玻纤增强PP材料
采用PP-LGF40材料代替金属做塑料前端模块是最典型的应用案例之一，该方案不仅可以减重，而且可以使产品拥有更高的尺寸精度、更好的安装性能、更高的集成度和更低的成本。采用PP-LGF20或PP-LGF30代替金属做塑料门模块亦是该材料最典型的应用之一，红旗HS7和一汽X80的塑料门模块均是采用此方案。另外，采用PP-LGF40代替金属材料做塑料尾门内板亦是成熟的轻量化方案。该方案在长安CS35、奇瑞小蚂蚁、东风AX4、奇骏等塑料门护板上均有成熟应用。
（4）PPE+PA材料
PPE（聚苯醚）是五大工程塑料之一，它具有相对密度小、无毒、刚性大耐热性高、难燃、强度高，电性能优良，抗蠕变性好，耐应力松弛，抗疲劳强度高，几乎不受温度、湿度的影响等优点，但是它存在一个致命的弱点，即熔融流动性差，加工成型困难。PA（聚酰胺）材料耐热性好，耐冲击性能优，成型时流动性好；缺点是吸湿性强，导致长期尺寸不稳定；PPE+PA材料正好可以改善PE的流动性和抗冲击性能以及PA的吸湿性和长期尺寸不稳定性。目前，该材料代替金属在塑料加油口盖、塑料翼子板上均已成功应用。以塑料翼子板为例，PPE+PA材料密度为1.10g/cm3，材料厚度为2.5mm，钢材翼子板密度为7.85g/cm3，材料厚度为0.7mm，这样可以得出同个翼子板塑料材质的重量比钢材质的翼子板减轻40%-50%。
（来源：中国化工信息中心）